基于博弈论的无线传感器网络信道分配及节能优化研究

【摘要】：无线传感器网络(Wireless Sensor Network,WSN)是基于无线通信方式形成的多跳无线网络系统,其包含了大量传感器节点。这些节点是微型廉价的并且功率消耗较低,适合部署在大规模观测区域内,使得关于WSN的研究成为一个热点。近年来无线传感器网络技术的日益成熟,使得各种WSN的应用不断涌现。在同一区域内使用公共信道资源的无线网络终端设备的增加,进一步加剧了无线传感器网络的通信干扰。合理使用多信道分配技术能有效消除同信道干扰,是减少网络通信干扰的必要手段。但是WSN节点能量有限,故而降低网络能耗成为其首要任务。因此,研究无线传感器网络多信道分配以及网络节能优化对于推动无线传感器网络在无线网络环境中的应用具有重要的理论和科学意义。本文具体研究内容如下:(1)研究多信道分配、博弈论的相关基础,分析了现存多信道分配及功率控制算法的不足以及多种无线终端设备共存的环境,并介绍了节点能量与相邻节点信道间隔对信道分配的影响,为WSN多信道分配算法以及网络节能优化设计提供依据。(2)针对同一地理区域无线设备增多加重WSN通信干扰问题,利用多信道分配技术,研究网络节点剩余能量对信道分配的影响,构建基于博弈论多信道分配能量高效优化模型,并基于该模型,给网络节点分配接收信道减少通信过程中的信道切换。设计了基于博弈论的多信道能量高效优化算法,采用势场博弈理论分析算法能够收敛到纳什均衡,并通过仿真结果验证了该算法能提高网络抗干扰性能、有效降低能量较小节点的干扰提升网络能量效率。(3)针对无线通信的信道切换过程中较大的信道间隔将消耗更多能量问题,将节点的信道间隔作为参数,构建无线传感器网络联合功率和信道博弈模型,并利用势场博弈证明了该模型纳什均衡的存在性,在该模型的基础上设计了无线传感器网络联合功率控制和信道分配优化算法,理论分析和仿真结果表明,该算法在降低网络干扰的基础上降低了信道间隔,有效减少了信道切换过程中的能量消耗。 【关键词】：无线传感器网络 信道分配 功率控制 博弈 信道间隔 中继传输障碍
【学位授予单位】：燕山大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TN929.5;TP212.9
【目录】：

• 摘要5-6
• Abstract6-10
• 第1章 绪论10-18
• 1.1 无线传感器网络概述10-12
• 1.2 课题研究背景及意义12-13
• 1.3 课题研究现状分析13-17
• 1.3.1 多种无线终端设备共存环境分析13-14
• 1.3.2 多信道分配及节能问题研究现状分析14-17
• 1.4 主要内容及组织结构安排17-18
• 第2章 基于博弈论的WSN多信道能效优化模型18-30
• 2.1 引言18
• 2.2 多信道分配系统模型研究18-25
• 2.2.1 网络节点干扰关系描述18-24
• 2.2.2 多信道分配与节点能量效率影响关系描述24-25
• 2.3 基于博弈论的WSN多信道能效优化模型25-29
• 2.3.1 博弈模型建立25-27
• 2.3.2 模型特性分析27-29
• 2.4 本章小结29-30
• 第3章 基于博弈论的WSN多信道能效优化算法30-44
• 3.1 引言30
• 3.2 无线传感器网络多信道节能优化算法30-37
• 3.2.1 多信道能效优化算法设计30-33
• 3.2.2 支持节点接收信道分配的网络动态信道切换设计33-34
• 3.2.3 算法特性分析与证明34-37
• 3.3 仿真实验与性能评价37-43
• 3.4 本章小结43-44
• 第4章 无线传感器网路联合功率与信道博弈模型44-53
• 4.1 引言44
• 4.2 无线传感器网络联合功率与信道博弈模型44-49
• 4.2.1 减少信道间隔降低切换能耗与多信道分配影响关系描述45
• 4.2.2 联合功率控制与信道分配的意义研究45-46
• 4.2.3 博弈模型建立46-49
• 4.3 博弈模型特性分析49-52
• 4.4 本章小结52-53
• 第5章 无线传感器网络联合功率控制与信道分配优化算法53-67
• 5.1 引言53
• 5.2 无线传感器网络联合功率控制与信道分配优化算法53-58
• 5.2.1 联合功率控制与信道分配算法设计53-55
• 5.2.2 面向多种无线终端设备共存环境的算法优化设计55-57
• 5.2.3 算法特性分析与证明57-58
• 5.3 实验仿真与性能分析58-65
• 5.3.1 信道间隔与干扰影响因子的实验仿真与分析58-60
• 5.3.2 网络拓扑构建和信道分配情况分析60-61
• 5.3.3 网络性能的实验仿真与分析61-65
• 5.4 本章小结65-67
• 结论67-69
• 参考文献69-75
• 攻读硕士学位期间承担的科研任务与主要成果75-76
• 致谢76-77
• 作者简介77

您可以在本站搜索以下学术论文文献来了解更多相关内容

无线mesh网络中基于效用最优的联合信道分配和功率分配算法    黄鑫;冯穗力;柯峰;庄宏成;

无线传感器网络中一种抗无线局域网干扰的信道分配机制    张招亮;陈海明;黄庭培;崔莉;赵泽;

一种无线传感器网络MAC协议优化算法    刘云璐;蒲菊华;方维维;熊璋;

无线传感器网络专刊前言    李建中;

一种高吞吐量的无线传感器网络多信道MAC协议    金枫;郑辑光;曹建福;孙东旭;

一种认知无线电中自适应感知门限设置方法    杨守义;徐萌萌;齐林;穆晓敏;

无线传感器网络中多信道分配问题研究    余清

无线传感器网络拓扑控制的研究    田飞

基于功率控制与信道分配的WSN拓扑优化算法研究    张亚晓

无线传感器网络在文物保护中的应用    何文德;杨凤年;刘光灿;

无线传感器网络在执勤枪械定位中的应用    刘海波;邹涛;翁哲;

WSN与GPRS结合的远程图像等数据采集系统设计    张开风;胡艳军;许耀华;姜新红;仇乐乐;王福俊;高韦;丁胜建;

无线传感器网络节点的研究与应用    林丽萍;

无线传感器网络在现代农业中的应用    余华;孙艳红;车银超;郭玉峰;

基于无线传感器网络的农田信息管理系统的研究    余华;吕宁波;

一种无线温度传感器网络中节能的路由协议    范书平;高巍;马宝英;

无线传感器网络在农业信息监控系统中的应用    杨治秋;柴宝杰;

无线传感网应用于设施农业的节能方案研究    归奕红;

能量非均衡节点在无线传感网络立体空间的LEACH路由研究    秦玉伟;彭燕;

基于IEEE802.15.4的一种分簇算法研究    张维勇;张芬;马学森;

传感器网络局部时间同步协议研究    石为人;张阳;邓鹏程;

能量相关DSR协议OPNET仿真及性能分析    刘增力;李雯霏;龙华;朵琳;

无线传感器网络TTSL迭代定位算法    罗旭;柴利;杨君;

一种能量高效的无线传感器网络自适应传输方法    任玲;唐昊;周雷;魏振春;

基于无线传感器网络的涉密载体智能监管系统研究    何坚;方康玲;李晓卉;韩维;

基于ADF7020-1的无线收发模块的设计与实现    陈传友;张在琛;

LEACH协议在群体生理参数采集中的实现    丁飞;马小铁;

基于IEEE802.15.4的温室环境信息采集系统    于亮亮;刘刚;王俊;

基于PDA的温室环境信息管理系统的研究与开发    谢宇博;刘刚;王俊;于亮亮;

无线传感器网络部署与拓扑控制研究    王蕊

基于柱形换能器的水下传感器网络组网协议研究    孙玉婷

海洋监测传感器网络关键技术研究    罗汉江

基于事件触发的无线传感器网络关键技术研究    郭瑛

水下传感器网络海上试验平台的研究与设计    周鹏

无线传感器网络中信息分发的可靠性研究    张书奎

能源自给低功耗无线传感器网络关键技术研究    高艺

无线自组织网络中的路由技术相关问题研究    吴磊

多跳无线网络路由关键技术研究    陈伟

无线传感器网络数据收集与路由协议研究    王晓敏

基于可信的无线传感器网络认证技术的研究    叶青

无线传感器网络自身健康状态融合机制研究    谌业滨

无线传感器网络路由协议研究    乔田田

基于ZigBee的无线传感器网络节点在矿井机车运输监控系统中的应用研究    骆科学

面向离散型制造业的嵌入式MES检测终端开发    彭慧

水文传感器网络部署优化研究    闭启礼

无线传感器网络中基于网关的分级簇算法研究    张永琦

基于无线传感器网络的实验管理系统的设计与实现    张磊

无线传感器网络中时间同步技术的研究    刘兰涛

无线通信技术在设备状态监测中的研究与应用    许俊杰

无线传感器网络1点和2点连通可靠性研究    孙永进,孙雨耕,陈宝江,房朝晖

IMECN:一种新的无线传感器网络拓扑控制算法    李云;周娴;尤肖虎;刘占军;

CBLA:多信道无线网状网络负载感知的分簇式信道分配    王晶;管雪涛;杨春;张杨;程旭;

无线传感器网络研究进展    崔莉,鞠海玲,苗勇,李天璞,刘巍,赵泽

体域网BSN的研究进展及面临的挑战    宫继兵;王睿;崔莉;

多跳无线网络最优发射距离分析    张锐

新一代网络QoS研究    林闯;王元卓;任丰原;

无线传感器网络的QoS体系结构    文浩;林闯;任丰原;周嘉;曾荣飞;

无线传感器网络    任丰原,黄海宁,林闯

传感器网络及其数据管理的概念、问题与进展    李建中,李金宝,石胜飞

无线传感器网络拓扑控制的研究    田飞

无线Mesh网络中基于局部信息的自适应信道分配策略    王嵚琦;李宏建;何新贵;徐明;

一种启发式的信道分配优化方法    侯玉兵;刘广红;

一种混合信道分配算法的研究与仿真    杨帅凡;申冬冬;

无线Mesh网络逐层信道分配策略研究    葛志辉;李陶深;张继成;

基于位置服务室内节点的信道分配模型与可信度评估    刘昭斌;刘文芝;方立刚;唐亚哲;

无线Mesh网络部分重叠信道分配综述    王继红;石文孝;李玉信;金凤;王春悦;

混合信道分配参数分析及自适应混合信道分配方案    程江,朱世华,党安红

基于随机试探的信道分配算法研究    李霞

信道分配问题中最优化算法的研究    王玉娜,王景丽

无线信道动态分配方案分析    熊礼霞;曹雪虹;

第三代移动通信系统中的信道分配    吕智勇;史焱;张更新;马刈非;

基于业务预测的自适应信道分配算法    王学东;李建东;

移动通信中的信道分配    王涛;王长林;

基于改进Hopfield神经网络的信道分配优化    秦好亮;曹达仲;

多接口无线Mesh网络信道分配分析    罗永江;郦苏丹;

无线网络接纳挖制与信道分配策路跨层优化研究    胡南;王军;闫志刚;

GSM网络中切换呼叫优先的信道分配方案分析    王小霞;忻展红;

一种密集RFID读写器环境下信道分配算法    王永华;詹宜巨;余松森;杨健;

小容量数字微波信道按申请分配初析    高桂友;

无线蜂窝网络中的一种基于排队模型的信道分配策略    朱立东;吴诗其;

合理规划超3G无线资源    赵新胜 尤肖虎

解析TD—SCDMA高频谱利用率    武汉烽火移动通信有限公司 李翔

朗讯：网络优化的“效益经”    

给GSM提供演进动力    诺基亚西门子通信公司

基于分布式约束满足算法的无线信道分配研究    韦沙

多接口无线网络信道分配与路由技术研究    徐晶

无线Mesh网络路径选择协议和信道分配方案的研究与改进    金冬成

无线网状网中的吞吐量分析与信道分配研究    张云春

无线网络中的信道分配和路由算法研究    毕坤

无线异构网络信道分配方案的研究    赵方明

低轨卫星移动通信系统中的信道分配策略研究    董燕

无线Mesh网络信道分配和路由的研究与改进    冯琳函

无线Mesh网络容量优化模型及算法研究    黄书强

WiMax mesh网络带宽调度与信道分配问题的研究    杜鹏

多接口无线Mesh网络信道分配机制研究    周斌

蜂窝移动通信系统中的信道分配算法研究    施倩

面向混合业务的信道分配方法研究    栗永生

基于图着色的信道分配算法的研究与改进    勇萌哲

无线Mesh网有效信道分配策略研究    尹飞

面向认知网络的信道分配策略研究    冯冠元

无线Mesh网络部分重叠信道分配算法研究    金凤

基于遗传算法和粒子群优化算法的信道分配研究    仲向远

移动通信系统中的切换和信道分配性能仿真    郭小强

进化算法在信道分配问题中的应用研究    冯志强